DE10153806A1

DE10153806A1 - Aufbereitung von Gülle und Kot

Info

Publication number: DE10153806A1
Application number: DE10153806A
Authority: DE
Inventors: Josef Merai
Original assignee: Individual
Current assignee: MERAI, JOSEF, DIPL.-ING., 66280 SULZBACH, DE
Priority date: 2001-11-05
Filing date: 2001-11-05
Publication date: 2003-05-15

Abstract

Es wird ein wirtschaftliches Verfahren zum Aufbereiten von Gülle und Kot beschrieben, das im wesentlichen darin besteht, daß die Gülle zunächst unter Verwendung eines organischen Flockungsmittels geflockt wird, sodann vorentwässert, eingedickt und weiterentwässert wird, das weiterentwässerte Produkt wird ggf. unter Zusatz von Trockenpulver zu Pellets verarbeitet und auf 95-100 DEG C Trockensubstanz getrocknet. Die bei der Vorentwässerung, Eindickung und Weiterentwässerung und ggf. Waschen anfallenden Flüssigkeiten werden zusammengeführt ggf. nachgeflockt, einem Schnellabsetzbehälter zugeführt, von den abgesetzten Feststoffen getrennt, durch einen Bio-Reaktor geführt und ggf. mit Natriumhypochlorid hygienisiert. Es wird ferner eine Anlage, vorzugsweise eine mobile Anlage, zur Durchführung des Verfahrens beschrieben. Die Pellets können als Düngemittel und Brennmaterial verwendet werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufarbeitung von Gülle und Kot sowie entsprechende im Wesentlichen geruchsfreie und hygienisierte Aufarbeitungsprodukte. Die Erfindung betrifft insbesondere die Aufarbeitung von Schweine- und Rindergülle sowie Geflügelkot und die Herstellung von geruchsfreien und hygienisierten Trockenpellets aus Gülle und Kot und aus Gülle und Kot aufbereitetes Wasser mit Qualitäten, die bis zur Trinkwasserqualität reichen, mindestens aber eine Qualität, daß das Wasser im Zuchtbetrieb wieder verwendet werden kann.
Die Erfindung bezieht sich aber auch auf die thermische Verwertung der getrockneten Feststoffe. Die Tatsache, daß die Gülle mit wirtschaftlichen Mitteln auf 95-100% Trockensubstanz ausgetrocknet werden kann, ermöglicht eine sinnvolle thermische Verwertung. Die Gülle besitzt eine sehr hohe Verbrennungsenergie, die in Vergasungs- oder Pulsationsreaktoren freigesetzt werden kann. Mit den freiwerdenden Heizgasen kann in Stirling-Motoren oder Dampfturbinen Strom erzeugt und mit der Restwärme die Naßpellets der Gülle und des Kots getrocknet werden. Nach dem Trockner befindet sich eine Abluftbehandlungsanlage, wo noch Abfallwärme frei wird, die innerbetrieblich für verschiedene Zwecke, z. B. für die Beheizung von Ställen und Wohnhäusern, oder zur Vorwärmung der Trocknungsluft verwertet werden kann.
Auf diese Weise wird die volle Wärmeenergie der Gülle/Geflügelkot - und dies gleich dreimal hintereinander - zur Stromerzeugung, zur Trocknung und für innerbetriebliche Zwecke - genutzt.
Schließlich bezweckt die Erfindung auch die Lösung eines organisatorischen Problems: Die flächendeckende, wirtschaftliche, auch für die Landwirtschaft bezahlbare Entsorgung der Gülle.
Im weiteren wird, wenn in "der Beschreibung" über Gülle gesprochen wird, stets Gülle und/oder Geflügelkot verstanden.
Mit der ständig steigenden Bevölkerungszahl und dem steigenden Lebensstandard nimmt auch der Konsum von Schweine- und Rinderfleisch sowie von Geflügelfleisch ständig zu. Der Bedarf wird zu einem großen Teil durch Massentierhaltung gedeckt, was einen hohen Anfall von Gülle und Kot mit sich bringt.
Die großen Mengen an Gülle, d. h. einem fließ- und pumpfähigem Gemisch aus Tierausscheidungen (Kot, Harn), Einstreu, Futterresten und Wasser müssen entsorgt werden. Allein in Deutschland fallen jährlich Mengen von etwa 220 Millionen m³ Gülle an. Sie haben etwa 5% Trockensubstanz und stellen eine außerordentlich große CSB und BSB₅-Belastung dar. Unter CSB wird der chemische Sauerstoffbedarf und unter BSB₅ der biologische Sauerstoffbedarf in fünf Tagen, der zum Abbau der im Abwasser befindlichen Verschmutzungen erforderlich ist, verstanden.
Durch die Gülleaufbringungsverordnung ist die Möglichkeit, Gülle als Naturdünger einzusetzen zeitlich und mengenmäßig begrenzt. Die Düngung kann nur außerhalb der Vegetationsperiode erfolgen, deshallb sind große Pufferkapazitäten erforderlich. Ferner ist die Aufbringung pro ha mengenmäßig limitiert. Wenn ein Züchter nicht genügend Fläche nachweisen kann - und dies ist insbesondere bei Großzüchtungen die Regel - muß eine anderweitige Entsorgung folgen.
Ein weiteres Problem bei der Direktaufbringung von Gülle, d. h. bei der Düngung mit Gülle ist das seuchenhygienische Problem, d. h. die Verursachung von Infektionen durch die auf das Feld aufgebrachte Gülle. Laut Angaben der Universität von Hohenheim fallen durch Düngen bedingte Infektionsschäden im tiermedizinischen Bereich Kosten in der Größenordnung von jährlich DM 130 Millionen im humanmedizinischen Bereich Kosten in Höhe von ca. DM 120 Millionen an.
Ein weiteres Problem ist die Geruchsentwicklung, die insbesondere bei Schweinegülle und Geflügelkot außerordentlich ausgeprägt ist und zur Geruchsverseuchung von ganzen Landstrichen beiträgt, wenn Gülle auf diese Felder verteilt wird.
Die Lösung des Gülleproblems ist somit aus verschiedensten Gründen eine zentrale Aufgabe der Landwirtschaft geworden. In den europäischen, aber auch in anderen Ländern könnte man mehr Fleisch produzieren und auch verkaufen; dies ist aber nicht möglich, weil der Verbleib der Gülle nicht nachgewiesen werden kann.
Die bisher bekannten Methoden der Gülleentsorgung bieten nur Teillösungen an oder sind so teuer, daß sie für die Landwirtschaft unbezahlbar sind. Einige davon sind folgende:

1. Fest- bzw. Flüssigtrennung

Dabei wird die Gülle in Entwässerungsaggregaten wie Schneckenpresse, Zentrifuge und ähnlichen in Fest- und Flüssigfracht aufgeteilt. Die im Vergleich zur ursprünglichen Gülle erheblich in der Menge reduzierten Feststoffe werden mittels Miststreuer oder ähnlichem auf die Felder verteilt. Nachteile bei diesem Verfahren sind, daß die Fest-Flüssigtrennung nur sehr mangelhaft erfolgt und in der Flüssigphase noch sehr viele fein und kolloidale Teile verbleiben. Wegen des sehr hohen CSB und BSB₅ des Wassers kann dieses weder in Flüsse oder Bäche noch in die Kanalisation geleitet werden.

2. Behandlung im Bio-Reaktor

Dabei entsteht Methangas, das thermisch verwertet werden kann. Ein Teil davon kann in elektrische Energie, d. h. in Strom umgewandelt werden, der Rest wird jedoch für Selbstzwecke, d. h. zur Beheizung des Bio-Reaktors gebraucht, der ständig auf eine Temperatur von 36-37°C gehalten werden muß.
Wegen der hohen Investitionskosten können Bio-Reaktoren nur in einem großen Einziehungsgebiet existieren, was häufig aber nicht gegeben ist.
Ein weiterer Nachteil ist, daß in dem Bio-Reaktor eine große Menge an Schlamm anfällt, der ebenfalls entsorgt werden muß.

3. Verwertung bei der Kompostierung

Diese Möglichkeit besteht entweder bei der Gülle direkt, es kann aber auch der Schlamm aus dem Bio-Reaktor oder das mit Entwässerungsaggregaten abgetrennte Filtrat zur Kompostierung verwertet werden. Die Güllmenge ist jedoch so gewaltig, daß nur ein kleiner Teil zur Kompostierung verwertet werden kann. Außerdem rentiert sich eine Kompostierung nur in Gegenden, wo Abnehmer für Kompost in unmittelbarer Nähe vorhanden sind. Kompost auf weitere Distanzen zu transportieren, ist mit hohen Kosten verbunden und lohnt sich somit nicht.

4. Mikrofiltration und Umkehrosmose

Eine weitere Möglichkeit besteht in der Mikrofiltration und Umkehrosmose; diese beiden Verfahren sind jedoch so teuer und technisch kompliziert, daß sie für die Landwirtschaft im allgemeinen nicht in Frage kommen.
Obwohl somit bereits eine ganze Reihe von Verfahren bekannt sind, Gülle und Kot aufzuarbeiten, besteht noch ein Bedürfnis nach verbesserten Aufbereitungsverfahren, alle bisher bekannten Entsorgungs- und Aufarbeitungsverfahren konnten die bestehenden Probleme nicht in jeder Hinsicht zufriedenstellend lösen.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, das Gülleproblem mit wirtschaftlich vertretbaren Kosten zu lösen und aufbereitete Produkte wie geruchsfreies hygienisches Wasser und Trockenpellets zur Verfügung zu stellen, die ohne wesentliche Schwierigkeit verwertet werden können.
Aufgabe ist es insbesondere bei der Aufarbeitung ein hygienisch einwandfreies, geruchfreies und farbloses Wasser zur Verfügung zu stellen, das nicht nur in die Kanalisation oder in Flüsse geleitet werden kann, sondern auch als Brauchwasser ggf. sogar als Trinkwasser verwertet, das insbesondere aber auch in dem Zuchtbetrieb an Ort und Stelle wiederverwertet werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es ferner, aus der Gülle bei der Aufarbeitung die Feststoffe so zu entwässern, daß sie gepreßt, pelletisiert und zu einem staub- und geruchsfreien, hygienisch einwandfreien Material mit ca. 95-100% Trockensubstanz verarbeitet werden können, d. h. zu einem Stoff, der als Naturdünger eingesetzt werden, auch in Säcken verpackt, langfristig gelagert werden kann und insbesondere, da er frei von Ballastwasser ist, auf weite Entfernung transportiert und im übrigen in jeder Jahreszeit auf die Felder getragen werden kann, und der ferner aufgrund seiner hohen Verbrennungsenergie als Brennstoff eingesetzt werden kann und als geeignetes Substitutionsprodukt beispielsweise für Braunkohle benutzt werden kann. Aufgabe der Erfindung ist es weiter, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, daß mit einer günstigen Energiebilanz arbeitet.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit dem die Gülleentsorgung und Verwertung flächendeckend, d. h. für große und kleine Züchtereien angewandt werden kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Aufbereiten von Gülle und/oder Kot, in dem man der Gülle und dem ggf. in flüssiger Form vorliegenden Kot zwecks Flockung ein organisches Flockungsmittel zusetzt und die geflockte Gülle und/oder Kot sodann in einen auf der Basis der Schwerkraft arbeitenden Vorentwässerungszylinder und einen Voreindickungszylinder vorentwässert, das vorentwässerte Produkt in einem Entwässerungsaggregat weiter entwässert, das weiter entwässerte Produkt pelletiert und die Pellets auf 95 bis 100% TS trocknet, die bei der Vorentwässerung und Weiterentwässerung anfallenden Filtrate und Waschwasser zusammenführt, ggf. unter Zusatz eines organischen Flockungsmittels nachflockt, einem Schnellabsetzbehälter zuführt, die abgesetzten Feststoffe von der Flüssigkeit abtrennt und zur aufzubereitenden Gülle recycelt, die abgetrennte Flüssigkeit einem Bio-Reaktor zuführt und chemisch-biologisch abbaut und ggf. mit Natriumhypochlorit hygienisiert.
Es ist vorteilhaft bei der Flockung im Schnellabsetzbehälter pulverförmige anorganische Zusatzmittel mit zu verwenden, wie Kalkhydrat, Flugasche, feiner Sand, Lehm und dergleichen. Zur Weiterentwässerung wird vorzugsweise eine Siebbandpresse verwendet.
Es ist vorteilhaft beim Pelletisieren dem entwässerten Produkt aus eigenem Material Trockenpulver, insbesondere aus der Aufbereitung von Gülle stammendes Trockenpulver beizusetzen. Man kann auch fremdes Trockenpulver zusetzen.
Es ist vorteilhaft einen Bio-Reaktor zu verwenden, der großflächiges Granulat enthält, das mit Mikroorganismen besetzt ist. Vorzugsweise wird durch den Bio- Reaktor Luft im Gegenstrom geleitet.
Es ist vorteilhaft zum Trocknen der Pellets einen Schachtrieseltrockner zu verwenden. Bevorzugt wird zur Trocknung Warmluft verwendet.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine mobile Anlage zur Durchführung eines Verfahrens wie vorstehend erläutert, gekennzeichnet durch ein zum Tragen von Lasten geeignetes mobiles Fahrzeug wie LKW, auf dem eine Schlamm- bzw. Gülleansaugpumpe, eine Flockungsmittelaufbereitungs- und Dosierungsanlage, eine Vorentwässerungsvorrichtung, eine Siebbandpresse, eine Waschwasserpumpe, Verbindungsleitungen sowie Steuer- und Kontrollgeräte und ein zweites Fahrzeug, vorzugsweise ein Anhänger, auf dem ein Schnellabsetzbehälter aufgebaut ist.
Gülle, auch Flüssigmist genannt, kann, wie im folgenden beispielhaft angegeben, verarbeitet werden:
Bei der Gülle handelt es sich um ein fließ- und pumpfähiges Gemisch aus Tierausscheidungen (Kot, Harn), Einstreu- und Futterresten und Wasser. Die meiste Gülle fällt bei der Rindviehhaltung an, jedoch werden auch bedeutende Mengen von Gülle bei der Schweinezucht und bei der Geflügelzucht erzeugt. Selbstverständlich können im Rahmen der Erfindung auch Güllen verarbeitet werden, die von sonstigen Tieren stammen. Im Rahmen der Erfindung kann auch Kot verarbeitet werden, der ggf. mit Gülle vermischt wird oder auch verdünnt mit sonstigen Flüssigkeiten verarbeitet werden kann. Weist der Kot schon einen hohen Feststoffgehalt auf, so können im Rahmen der Erfindung bei der Verarbeitung von Kot die Schritte wie Vorentwässerung und ggf. Eindickung gespart werden.
Die Gülle kann aus Lagerbehältern zur Aufbereitung angepumpt oder auch ohne Pumpen eingeleitet werden. Zweckmäßig findet eine bestimmte Dosierung statt, insbesondere bei kontinuierlicher Aufbereitung. Es ist auch möglich, insbesondere bei größeren Betrieben, die Gülle kontinuierlich der Aufbereitung zuzuführen. Der Feststoffgehalt der Gülle kann in weiten Grenzen variieren, vielfach enthält die Gülle etwa 4-6% Trockensubstanz. Bei der heutzutage vielfach üblichen Naßtierhaltung können auch sehr dünne Güllen, z. B. mit etwa 0,4% TS (Trockensubstanz) vorkommen.
Es versteht sich von selbst, daß das Ausmaß der Vorentwässerung und des Abpressens von dem ursprünglichen Gehalt an Feststoffen in der Gülle abhängt. Es ist mit einfachen Mitteln möglich durch einige Vorversuche die erforderliche Intensität der Entwässerung festzustellen. Zwischen der Vorentwässerung und dem Pressen kann ggf. noch ein Schritt des Eindickens eingeschaltet werden, bei dem die vorentwässerten Zwischenprodukte noch Wasser verlieren und somit eine schon mehr breiige Konsistenz erlangen.
Die Vorentwässerung wird im allgemeinen in der Weise durchgeführt, daß das vorentwässerte Produkt einen Feststoffgehalt von etwa 6-9% Feststoff enthält. Mittels der ggf. verwendeten Voreindicker wird eine Konzentration von beispielsweise 12-15% an Feststoffen eingestellt. Diese Werte können jedoch von Fall zu Fall auch variieren. Diese Entwässerungsformen erfolgen mit Hilfe der Schwerkraft.
Bei dem Pressen, insbesondere bei einem Pressen mit der Siebbandpresse, wird eine Feststoffkonzentration von etwa 26-33% Trockensubstanz eingestellt.
Die Gülle wird, bevor sie der Vorentwässerung zugeführt wird, mit einem organischen Flockungsmittel versetzt. Als Flockungsmittel können übliche im Handel erhältliche Flockungsmittel eingesetzt werden, vorzugsweise werden biologisch abbaubare Flockungsmittel eingesetzt.
Es ist vorteilhaft, vor der Flockung pulverförmige anorganische Zusatzmittel mit zu verwenden, um auch die kolloidalen Teile der Gülle flocken zu können. Dabei kann es sich im wesentlichen um fein-pulverförmige Substanzen handeln. Als Zusatzmittel sind insbesondere geeignet Kalkhydrat oder sonstige Mittel, die auch noch die Qualität der Trockenpellets als Düngemittel oder ganz allgemein ihre Verwertbarkeit verbessern. Sehr vorteilhaft ist auch der Zusatz von Flugasche, wodurch für die Flugasche ein weiteres Verwendungsgebiet erschlossen wird. Auch feiner Sand oder Lehm ist als Zusatzmittel an dieser Stelle geeignet.
Nach der Vorentwässerung wird vor dem Pressen noch eine Eindickung vorgenommen. Die Vorentwässerung und Voreindickung erfolgt in zwei extra für diesen Zweck konstruierten Zylindern durch Schwerkraft. Nach der Vorentwässerung und der Voreindickung wird das Produkt einer Weiterentwässerung zugeführt. Hierzu dienen insbesondere Pressen und Filter, wobei die Konzentration an Trockensubstanz auf etwa 25-35%, vorzugsweise 27-32% eingestellt wird. Diese schon eine beachtliche Menge an Feststoff enthaltende Substanz wird sodann dem Pelletieren zugeführt.
Die Filtermedien in dem Vorentwässerungs- und Voreindickungszylinder werden kontinuierlich gewaschen. Das Filtrat und Waschwasser enthalten noch beträchtliche Mengen an Feststoffen. Um auch diese abzutrennen werden sie in den Schnellabsetzbehälter weitestgehend, etwa bis zu 3 bis 5 mg/l abgetrennt. Das auf diese Weise mechanisch gereinigte Wasser wird dem Bioreaktor zugeführt.
Der im Kegel des Schnellabsetzbehälters angesammelte Schlamm wird periodisch abgesaugt und der Schlammentwässerung - Vorentwässerung, Voreindickung und Pressen - zugeführt.
Bevorzugt wird der gefilterten bzw. gepreßten Masse für eine bessere Pelletisierbarkeit noch ein pulverförmiges trockenes Material beigemischt. Auch hier ist man durch Wahl des Zusatzmittels in der Lage, die Eigenschaften der als Endprodukt herzustellenden Trockenpellets zu modifizieren bzw. zu verbessern. Sehr geeignet ist auch der Zusatz von Trockenpulver aus eigenem Trockenmaterial. Hierzu können Trockenpellets der Gülle vorher fein gemahlen werden und dann mit der entwässerten Masse vermischt werden. Es ist aber auch möglich, Zusätze wie z. B. Papierschlammpulver, fein gemahlenes Altpapier oder auch sonstige getrocknete Abfallprodukte wie zerhacktes Stroh, Laub, Reisstücke, Kokosfasern oder ähnliches zu verwenden.
Die Masse wird in an sich bekannter Weise pelletisiert, d. h. zu Granulaten verarbeitet, die eine rundliche Form besitzen. Dies kann z. B. auch dadurch geschehen, indem man die zu pelletierende Masse mittels eines Extruders durch Düsen mit runden Löchern von einem Durchmesser von etwa 6-10 mm, insbesondere 8 mm extrudiert.
Diese Pellets werden sodann getrocknet, wozu insbesondere ein Schachtrieseltrockner besonders geeignet ist. Die rieselfähigen Pellets können in dem Schachtrieseltrockner bis zu einem Trockensubstanzgehalt von 95-100% ausgetrocknet werden. Dabei wird ein gleichmäßiges im wesentlichen staub- und geruchfreies und hygienisches Material erhalten, das einen sehr hohen Düngewert und auch einen hohen Verbrennungswert aufweist.
Die Trocknung erfolgt mittels Warmluft; hierzu kann auch Abfallwärme eingesetzt werden. Es ist auch möglich, die Trocknung mittels Rauchgasen durchzuführen, wie sie in der Industrie anfallen.
Im allgemeinen erfolgt die Trocknung bei sog. Niedrigtemperatur, d. h. im Bereich von 100°C. Falls die zum Trocknen eingesetzten Gase eine höhere Temperatur aufweisen, können diese in einem Thermostat gesteuerten Bypass mit Außenluft gemischt werden, um die gewünschte Temperatur zu erhalten. Die Abluft aus dem Trockner wird durch einen Abluftwäscher geführt, der einen Biofilter aufweist. Dabei wird der Staub aus der Luft mittels Wasser ausgewaschen, die Luft abgekühlt und auskondensiert. Damit werden auch die Brüden aus der Luft abgesondert. Des weiteren passiert die Abluft einen Biofilter, wo sie von eventuellen restlichen Gerüchen befreit wird und kann somit direkt nach außen weiter geleitet werden.
Zum Beimischen zur Trockenluft ist auch die Abluft von Ställen geeignet; auf diese Weise werden die Ställe immer gut belüftet. Diese Luft passiert den Trockner als ersten Filter und wird mit der üblichen Abluft wie oben beschrieben entsorgt.
Mittels der Erfindung sind nicht nur wertvolle Trockenpellets zugänglich geworden, es ist auch möglich, die bei der Verarbeitung von Gülle anfallenden Flüssigkeitsmengen in hervorragender Weise aufzubereiten und in wertvolle Aufbereitungsprodukte umzuwandeln, d. h. insbesondere zu Wasser, das für die verschiedensten Zwecke eingesetzt werden kann; ja es ist sogar möglich, Wasser von Trinkqualität zu gewinnen.
Ein sehr wichtiger Zweck der Wasseraufbereitung gemäß der Erfindung ist es jedoch auch, daß dieses eine Qualität erreicht, mit welcher die Flüssigkeit als Brauchwasser vollständig wiederverwertet werden kann. Auf diese Weise werden nicht nur wertvolle Ressourcen geschont, sondern den Züchtern auch viel Geld eingespart.
Dazu wird das bei der Vorentwässerung, bei der Eindickung und bei der weiteren Entwässerung entstehende Filtrat und das Waschwasser der Filtermedien vereinigt, so dann ggf. noch einmal mit einem Flockungsmittel nachgeflockt und einem Schnellabsetzbehälter zugeführt. Als Schnellabsetzbehälter ist insbesondere eine Vorrichtung geeignet, wie sie in der DE 44 26 052 A1 beschrieben wird. Auf die Offenbarung in dieser Deutschen Patentanmeldung wird sich hier ausdrücklich bezogen und als Offenbarung bei der vorliegenden Anmeldung mit einbezogen.
Die Feststoffe werden im Schnellabsetzbehälter sehr gründlich - bis auf 3-5 mg/l abgetrennt. Diese sammeln sich in Form von Schlamm im Kegel des Behälters, von wo aus sie sozusagen wie im Kreislauf der aufzubereitenden Gülle zugeführt werden.
Es wird nachdrücklich darauf hingewiesen, daß die nachfolgende Abwasserreinigung nur aus diesem Grund wirtschaftlich ist. Durch die fast vollständige Abtrennung der Feststoffe werden die CSB und BSB₅ Belastungen des Abwassers mit 95 bis 98% drastisch reduziert.
Die abgetrennte Flüssigkeit wird in einen Bioreaktor geleitet, wo sie biologisch und chemisch abgebaut wird. Der Bioreaktor besteht vorzugsweise aus einem stehenden Zylinder und ist mit einem porösen Granulat gefüllt. Dieses Granulat fungiert als Tropfkörper, sie werden vor Inbetriebnahme mit Fäulnisbakterien geimpft. Das Abwasser wird von oben eingeführt und rieselt an dem Granulat nach unten. Von unten wird im Gegenstrom eine Überdosis Luft durchgeblasen. Der Sauerstoff baut mit Hilfe der Mikroorganismen die CSB und BSB₅ Belastungen aus dem Wasser ab.
Je nach Bedarf und Höhe der verbleibenden CSB Belastungen kann das Wasser zusätzlich mit Ozon oder mit aus den kommunalen Kläranlagen bekannten Verfahren behandelt werden.
Der obere Einlauf des Wassers in den Bioreaktor wird zweckmäßigerweise so angelegt, daß über dem Einlauf eine etwa 30-50 cm dicke Granulatschicht entsteht, die ebenfalls mit Bakterien geimpft ist. Diese Schicht als Biofilter für die durch den Biofilter geblasene Luft sorgt dafür, daß keine Gerüche aus dem Biofilter austreten können.
Nach Passieren des Bio-Reaktors ist das abfließende Wasser geruchsfrei und im Prinzip schon einleitfähig in einen Vorfluter, da das abfließende Wasser aber häufig noch leicht gefärbt ist, empfiehlt es sich und dies ist besonders vorteilhaft, das Abwasser noch mit Hypochlorit insbesondere Natriumhypochlorit nachzuhandeln. Dadurch wird das Wasser glasklar und hygienisch einwandfrei und weist Trinkwasserqualitäten auf, die mit üblichem Leitungswasser vergleichbar ist.
Die gemäß der Erfindung erhaltenen Trockenpellets sind vielseitig verwertbar. Zunächst ist darauf hinzuweisen, daß sie aufgrund ihres hohen Trockengehaltes in sehr konzentrierter Form Wertstoffe darstellen, die leicht gelagert werden können, z. B. in Säcken. Darüber hinaus lohnt sich auch ein Transport über größere Strecken. Bei entsprechenden Produkten gemäß der Technik, die noch erhebliche Mengen noch vorhandenes Ballastwasser enthalten, ist der Transport erheblich teurer; außerdem können nasse Produkte nicht in Säcke verpackt werden, weil das Material noch stark zu gären neigt.
Die Trockenpellets können beispielsweise als Düngemittel eingesetzt werden und da sie, wenn überhaupt dann in erheblich geringerem Maße zur Eutrophierung beitragen, auch zu jeder Jahreszeit auf dem Feld verteilt werden.
Durch Wahl der verschiedenen Zusatzmittel, die beim Ausflocken oder auch beim Pelletisieren zugeführt worden sind, ist es möglich, die Eigenschaften für den späteren Verwendungszweck zu steuern. So kann z. B. durch den Zusatz von basischen Feststoffen die Eignung der Pellets für die Düngung von sauren Böden verbessert werden. Es können durch Zusatz von bestimmten Stoffen auch Spurenelemente eingebracht werden, die bei der Düngung von Bedeutung sind.
Ein besonderes Einsatzgebiet der Pellets ist die Verwendung als Brennmaterial. Da die Pellets einen sehr hohen Brennwert aufweisen, können sie in Konkurrenz zu üblichen Brennstoffen treten und insbesondere als Substitutionsprodukte für Braunkohle eingesetzt werden.
Es ist somit ein weiterer Gegenstand der Erfindung die Verwendung der gemäß der Erfindung erhaltenen Trockenpellets als Brennmaterial.
Im übrigen sind Gegenstand der Erfindung die Lehren der sämtlichen Patentansprüche.
Es war besonders überraschend, daß sich mit der Erfindung einmal auf einfache und sehr wirtschaftliche Weise Güllen aufbereiten lassen und daß dabei Produkte entstehen, die hygienisch einwandfrei sind und auf den verschiedensten Gebieten eingesetzt werden können. Dies bezieht sich sowohl auf die Feststoffe wie auch auf das gereinigte Wasser.
Mittels der Erfindung ist es möglich, die Eutrophierung der Böden zu vermeiden bzw. ganz erheblich zu reduzieren. Da die Trockenpellets bakterienfrei sind, die Infektionen hervorrufen könnten, können die Trockenpellets bedenkenlos zur Düngung verwendet werden. Diese können in jeder Jahreszeit aufgetragen und in Säcken verpackt lange Zeit gelagert oder auf großen Entfernungen wirtschaftlich transportiert werden. Die thermische Verwertung erlaubt auch die Stromerzeugung, womit nicht nur der Eigenbedarf gedeckt werden kann. Den Überschuß können die Züchter auf Grund des EEG für einen sehr guten Preis in das örtliche Netz einspeisen.
Ein großer Vorteil der Erfindung ist auch die Möglichkeit, daß die Gülleentsorgung nicht nur mit stationären, sondern auch mit mobilen Anlagen durchgeführt werden kann. So können nicht nur Großzüchter oder Züchtervereine, sondern auch kleine Züchter preisgünstig entsorgt werden. So besteht die Möglichkeit einer flächendeckenden Gülleentsorgung, die nicht nur umweltfreundlich, sondern auch gewinnbringend ist.
Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Anlage wie sie in Anspruch 31 beschrieben wird. Sie werden in den Fig. 1 oder 2 näher erläutert. Es versteht sich von selbst, daß Teile der Anlage durch äquivalent wirkende Vorrichtungen ersetzt werden können und auch Teile, z. B. die der Stromerzeugung dienen, fakultativ sind.
Die Erfindung wird durch folgendes Beispiel näher erläutert:
Ein Schweinezuchtverein muß Gülle von 30 000 Schweinen entsorgen. Diese produzieren täglich 330 m³ Gülle mit 5% TS = 16 500 kg Trockenmasse/Tag. Die Entsorgung soll mit thermischer Verwertung in einer zentralen Anlage erfolgen.

Verfahrenskette

Die Gülle wird geflockt, in Vorentwässerungs- und Voreindickungszylinder vorentwässert und mit Siebbandpresse auf 30% TS ausgepreßt. Der Preßkuchen wird nach Zugabe von Trockenpulver aus der eigenen Trockenmasse pelletiert und in einem Schachtrieseltrockner auf 95-100% ausgetrocknet.
Die Trockenpellets werden in einem Pulsationsreaktor vergast, die Gase verbrannt. Mit der Wärme wird in Dampfturbinen Strom erzeugt. Der Strom wird innerbetrieblich genutzt und der Rest in das öffentliche Netz gespeist.
Die Filtrate aus den Entwässerungsaggregaten zusammen mit dem Waschwasser werden in den Schnellabzugsbehälter geführt. Vorher wird anorganisches Feinpulver zugegeben und evtl. nachgeflockt. In dem Schnellabsetzbehälter werden die Feststoffe weitgehend abgetrennt und wieder der Gülleentwässerung zugeführt. Das mechanisch gereinigte Wasser passiert einen Bioreaktor, wo die restliche CSB und BSB₅ Belastungen abgebaut werden. Dann wird dem Wasser Natriumhypochlorit zur Aufklärung und Hygienisierung gegeben. Dadurch bekommt das Wasser Trinkwasserqualität.
Die Trocknungsluft entsteht aus der Restwärme, die nach der Stromerzeugung verbleibt. Die Rauchgase werden deshalb durch den Trockner geführt, in dem sie vorher in einem Bypass durch Aussenluft auf die gewünschte Trocknungstemperatur abgekühlt worden sind. Das Rauchgas-Luftgemisch wird durch den Trockner gesaugt, mit Wasser der Staub ausgewaschen und abgekühlt und auskondensiert. Danach wird die Abluft in einem Biofilter gereinigt. Die Luft aus dem Biofilter wird ebenfalls vor dem Austritt aus dem Bioreaktor gereinigt.
Aus dem Problemstoff Gülle verbleiben nur Wärme, Strom und ca. 6,5 t Asche/d, die mit weniger als 1% organischen Anteilen auf Deponieklasse I preisgünstig abgelagert, oder aber auch anderweitig verwertet werden kann. (Strassenbau, Böschungsbefestigungen, Deponieunterbau und -Abdeckung, Zusatzmaterial zum Betonsteinen, Fliesen usw.)

Wirtschaftsdaten

Die Jahresbelastungen betragen DM 1 807 000. Enthalten sind die Abschreibungen der Investitionskosten, 7% Jahreszinsen, Reparaturkosten für Maschine und Gebäude, Flockungsmittel- und Stromkosten, Chemikalien und Personalkosten sowie Ascheentsorgung.
Die Einnahmen entstehen aus den eingesparten Gülleentsorgungskosten von 10 DM/m³ i. H. v. DM 1 205 000, aus eingesparten Wasserkosten 102 328 m³ i. H. v. DM 614 000 und aus dem Verkauf von Strom, eingespeist in das öffentliche Netz für 0,20 DM/kWh = 1 745 DM. Gesamteinnahmen 3 564 000 DM, erzeugt einen Jahresgewinn von 1 757 000 DM = 14,59 DM/m³ Gülle.

Zusammengefaßt

Die Aufbereitung der Gülle auf der erfindungsgemäßen Art erbringt dem Züchter einen Gewinn, anstatt Entsorgungskosten von heute.

Claims

1. Verfahren zum Aufbereiten von Gülle und Geflügelkot, in dem man der Gülle und dem ggf. in flüssiger Form vorliegenden Kot zwecks Flockung ein organisches Flockungsmittel zusetzt und die geflockte Gülle und/oder Kot sodann in einer auf der Basis der Schwerkraft arbeitenden Vorentwässerungszylinder und einen Voreindickungszylinder vorentwässert, das vorentwässerte Produkt in einem Entwässerungsaggregat weiter entwässert, das weiter entwässerte Produkt pelletiert und die Pellets auf 95 bis 100% Trockensubstanz getrocknet, die bei der Vorentwässerung und Weiterentwässerung anfallenden Filtrate und das Waschwasser zusammenführt, ggf. unter Zusatz eines organischen Flockungsmittels nachflockt, einem Schnellabetzbehälter zuführt, die abgesetzten Feststoffe von der Flüssigkeit abtrennt und zur aufzubereitenden Gülle recycelt, die abgetrennte Flüssigkeit einem Bio- Reaktor zuführt und chemisch-biologisch abbaut und ggf. mit Natriumhypochlorit hygienisiert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man bei der Flockung pulverförmige anorganische Zusatzmittel mit verwendet, wie Kalkhydrat, Flugasche, feiner Sand, Lehm und dergleichen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Weiterentwässerung eine Siebbandpresse verwendet.

4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man beim Pelletisieren Trockenpulver, insbesondere aus der Aufbereitung von Gülle stammendes Trockenpulver mitverwendet.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man beim Pelletisieren Papiertrockenpulver, Papierschlammpulver, feingemahlenes Altpapier, zerkleinertes Stroh, Reisstroh oder Kokosfasern mit verwendet.

6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Bio-Reaktor verwendet, der großflächiges Granulat enthält, das mit Mikroorganismen besetzt ist.

7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man im Gegenstromprinzip durch den Bio-Reaktor Luft leitet.

8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man zum Trocknen der Pellets einen Schachtrieseltrockner verwendet.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Trocknung Warmluft verwendet.

10. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einflußhöhe der zu reinigenden Flüssigkeit im Bioreaktor etwa 30 bis 50 cm tiefer als Oberkante Granulatfüllung wählt und die über dem Einfluß liegende Granulatschicht zur Reinigung der Abluft des Bioreaktors verwendet.

11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Trocknung Warmluft, vorzugsweise Abfallwärme von Rauchgasen usw. verwendet.

12. Verfahren nach mindestens einem Anspruch aus 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die schonende Absaugung der abgetrennten Feststoffe aus dem Schnellabsetzbehälter durch eine Schlauchpumpe erfolgt.

13. Verfahren zur dezentralen Entsorgung von Gülle/Kot nach einer oder mehreren Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß die Entsorgung beim Züchter mobil erfolgt derart, daß die Gülle/Kot mit einer mobilen Anlage eines Dienstleisters am Ort und Stelle erfolgt und das entwässerte Produkt wahlweise beim Züchter zurückgelassen oder in einer zentralen Aufbereitungsanlage des Dienstleisters ausgetrocknet und thermisch verwertet, und die Flüssigphase in einem Bioreaktor und Bedienungselemente, die dem Züchter vom Dienstleister leihweise überlassen wird chemisch-biologisch gereinigt, und das gereinigte Wasser vom Züchter wiederverwertet wird.

14. Anlage zur Durchführung eines Verfahrens gemäß mindestens einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß die Entwässerung der Gülle/Kot mittels Siebbandpresse durchgeführt wird, die zur Vorentwässerung mit einem Vorentwässerungs- und Voreindickungszylinder kombiniert ist, wo die Gülle/Kot vorerst gravitativ vorentwässert wird.

15. Anlage zur Durchführung eines Verfahrens gemäß mindestens einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß zur restlichen Fest- Flüssigtrennung ein Schnellabsetzbehälter verwendet wird, wo die Filtrate und Waschwasser der Filtermedien von den Feststoffen bis zu 3-5 mg/l abgetrennt und diese im Kegel des Behälters in Form von Schlamm gesammelt und von dort periodisch abgesaugt werden.

16. Anlage zur Durchführung des Verfahrens gemäß mindestens einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß für die Absaugung des Schlammes aus dem Kegel des Schnellabsetzbehälters eine Schlauchpumpe verwendet wird.

17. Anlage zur Durchführung des Verfahrens gemäß mindestens einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beimischung des Trockenpulvers in den Naßschlamm eine Doppelpaddel-Mischschnecke verwendet wird.

18. Anlage zur Durchführung des Verfahrens gemäß mindestens einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Pelletisierung des Gemisches laut Anspruch 17 ein Extruder verwendet wird.

19. Anlage zur Durchführung des Verfahrens gemäß mindestens einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Trocknung der Pellets ein Schachtrieseltrockner verwendet wird.

20. Anlage zur Durchführung des Verfahrens gemäß mindestens einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbrennung der Trockenpellets ein oder mehrere Vergasungsreaktoren verwendet werden.

21. Anlage zur Durchführung des Verfahrens gemäß mindestens einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbrennung der Trockenpellets ein oder mehrere Pulsationsreaktoren verwendet werden.

22. Anlage zur Durchführung des Verfahrens gemäß mindestens einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß für die Stromerzeugung mit den Rauchgasen eine oder mehrere Stirling-Motoren verwendet werden.

23. Anlage zur Durchführung des Verfahrens gemäß mindestens einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß für die Stromerzeugung mit der Verbrennungswärme der Gülle/Kotpellets eine oder mehrere Dampfturbinen verwendet werden.

24. Anlage zur Durchführung des Verfahrens gemäß mindestens einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regulierung der Trocknungstemperatur und der dazu erforderlichen Aussenluftmenge ein Bypass mit thermostat-gesteuertem Stellmotor verwendet wird.

25. Anlage zur Durchführung des Verfahrens gemäß mindestens einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Nachbehandlung der Trocknungsluft eine aus Kunststoff oder Betonelementen gefertigte Abluftbehandlungsanlage verwendet wird, die mit einer Abluftwaschanlage und einem Biofilter zur Reinigung der Abluft ausgestattet ist.

26. Anlage zur Durchführung des Verfahrens gemäß mindestens einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Reinigung des mechanisch geklärten Wassers ein Bioreaktor aus einem länglichen Zylinder verwendet wird, der mit einem porösen, großflächigen Trägermaterial wie Blähton, Styropor oder ähnliches gefüllt ist und von Oberkante auf etwa 20-50 cm tiefer gesetzten Einlauf für das Abwasser und einem Verteilersystem, z. B. Düsenrohrspirale, unten über einer Wasser- und Luftdurchlässigen Trägerkonstruktion zur Haltung des Füllmaterials, Ablauf für das gereinigte Wasser, Einlauf für die Luft, Ventilator, Schlammabsaugmöglichkeit und Rückwaschmöglichkeit des mit Mikroorganismen geimpften Trägermasse und über einem Biofilter im oberen Teil des Behälters für die durchgeblasene Luft verfügt.

27. Anlage zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 26 des Verfahrens, dadurch gekennzeichnet, daß der Bioreaktor mit einer Chemikalien-Dosieranlage zur evtl. weiteren CSB-Abbau und Dosierung von Natriumhypochlorit zur Entfärbung und Hygienisierung ausgestattet ist.

28. Mobile Anlage zur Durchführung des Verfahrens gemäß mindestens einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß ein zum Tragen von Lasten geeignetes mobiles Fahrzeug wie LKW mit einer Entwässerungsanlage ausgestattet ist, die aus Gülle-Ansaugpumpe, FM., Aufbereitungs- und Dosieranlage, mit Vorentwässerungs- und Voreindickungszylinder kombinierte Siebbandpresse, Waschwasserpumpe und Steuerung sowie weiteren Bedienungselementen wie Kompressor, Schläuche u. Ä. ausgestattet ist, mit Austragungsmechanismus, sowie über einen Schnellabsetzbehälter auf Anhänger mit Impfrohr, statischen Mischer und Schlauchpumpe für die Schlammabsaugung verfügt.

29. Verwendung der Trockenpellets hergestellt nach einem Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1-13 als Brennmaterial.

30. Verwendung der Trockenpellets hergestellt nach einem Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1-13 als Düngemittel.

31. Anlage zur Aufbereitung von Gülle umfassend: einen Gülle-Vorlagebehälter (1), eine Gülle-Ansaugpumpe (2), eine FM- Aufbereitungsanlage (3), FM-Dosierpumpen (4), einen Vorentwässerungszylinder (5), einen Voreindickungszylinder (6), eine Siebbandpresse (7), eine Mischschnecke (8), eine Pelettiermaschine (9), einen Becherrelevator (10), einen Schachtrieseltrockner (11), ein Transportband (12), einen Kettenelevator (13), einen Trockenpellets- Behälter (14), eine Mühle (15), einen Pulverbehälter (16), eine Dosierschnecke (17), ein Pulvergebläse (18), ein Pulsationsreaktor (19), Rauchgasleitungen (20), Stirling-Motoren (21), einen Bypass (22), einen Ventilator (23), einen Abluftwäscher-Biofilter (24), einen Filtrat- Zwischenbehälter (25), Wasserpumpen (26), einen Flugasche (Option Kalk)-Behälter (27), einen Mischbehälter mit Rührwerk (28), eine Dosierpumpe (29), ein Impfrohr (30), ein Statischer Mischer (31), ein Schnellabsetzbehälter (32), eine Schlammabsaugpumpe (33), ein Wasserbehälter (34), ein Bioreaktor (35).